200MW機(jī)組鍋爐尿素?zé)峤饷撓醮嬖趩栴}及應(yīng)對策略

摘要：針對我公司1、2號爐尿素?zé)峤饷撓跸到y(tǒng)熱解爐易結(jié)晶、尿素耗量偏高等問題深入分析，進(jìn)行了脫硝系統(tǒng)改造及優(yōu)化運(yùn)行。通過改變稀釋風(fēng)取風(fēng)口、縮短噴氨格柵管路、完善保溫等措施，提高熱解爐出口溫度，解決了脫硝系統(tǒng)效率低、尿素消耗量大的問題。

關(guān)鍵詞：稀釋風(fēng)；熱解爐；噴氨格柵；保溫

1 尿素?zé)峤饷撓跸到y(tǒng)主要存在問題

公司1號鍋爐為哈爾濱鍋爐廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)，鍋爐型號為HG-670/140-YM14型，屬于超高壓、大容量、一次中間再熱自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣煤粉鍋爐。根據(jù)最新《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》要求，針對我公司現(xiàn)有火力發(fā)電機(jī)組煙氣中NOx達(dá)標(biāo)排放問題，對煙氣系統(tǒng)進(jìn)行改造。為滿足國家環(huán)保要求，公司于2014年和2015年分別進(jìn)行了6臺鍋爐脫硝系統(tǒng)及配套工程改造，1、2號爐配套設(shè)置的尿素?zé)峤饷撓跸到y(tǒng)，3～6號爐為尿素水解脫硝系統(tǒng)，改造后，在機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)氮氧化物均實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。

1號鍋爐尿素?zé)峤饷撓跫芭涮坠こ谈脑?，采用尿素?zé)峤饷撓豕に?。脫硝反?yīng)系統(tǒng)主要是由煙氣系統(tǒng)、尿素制備系統(tǒng)、尿素?zé)峤庀到y(tǒng)、SCR反應(yīng)器、氨噴射系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)組成。干尿素按比例加入合適溫度的除鹽水，制成 50% 質(zhì)量濃度的尿素溶液，然后通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐；高流量循環(huán)模塊，通過變頻循環(huán)泵把儲罐中尿素溶液輸送到計(jì)量與分配裝置，其中未使用的部分尿素返回到尿素溶液儲罐；計(jì)量與分配裝置根據(jù)鍋爐不同負(fù)荷的要求，自動控制并分配給4只霧化噴槍，然后噴入熱解爐，稀釋風(fēng)機(jī)由空氣預(yù)熱器抽取熱風(fēng)送入熱解爐加熱，由電加熱控制系統(tǒng)控制熱解爐達(dá)到熱解所要求的溫度，霧化后的尿素液滴在熱解爐內(nèi)分解，生成氨氣、水、二氧化碳，分解后的氨由稀釋風(fēng)稀釋到低于5% 氨濃度的混合氣體送到氨噴射系統(tǒng)，通過36路噴氨格柵與煙氣均勻混合后流經(jīng)催化劑加速催化還原反應(yīng)，完成煙氣脫硝過程。

結(jié)合運(yùn)行實(shí)際經(jīng)驗(yàn)來看，尿素?zé)峤饷撓跸到y(tǒng)主要存在問題包括：尿素?zé)峤庑Ч睿瑹峤鉅t結(jié)晶；噴氨格柵管內(nèi)壁積灰堵塞；壓縮空氣質(zhì)量差；保溫差，熱散失高。

2 原因分析

脫硝反應(yīng)系統(tǒng)主要是由煙氣系統(tǒng)、尿素制備系統(tǒng)、尿素?zé)峤庀到y(tǒng)、SCR反應(yīng)器、氨噴射系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)組成。

干尿素按比例加入合適溫度的除鹽水，制成 50% 質(zhì)量濃度的尿素溶液，然后通過尿素溶液給料泵輸送到尿素溶液儲罐；高流量循環(huán)模塊（HFD） 通過變頻循環(huán)泵把儲罐中尿素溶液輸送到計(jì)量與分配裝置（MDM），其中未使用部分通過背壓控制閥組返回到尿素溶液儲罐；計(jì)量與分配裝置根據(jù)鍋爐不同負(fù)荷的要求，自動控制并分配給4只霧化噴槍，然后噴入熱解爐，同時(shí)稀釋空氣經(jīng)加熱后進(jìn)入熱解爐。由電加熱控制系統(tǒng)控制熱解室達(dá)到熱解所要求的溫度。霧化后的尿素液滴在熱解爐內(nèi)分解，生成氨氣、水、二氧化碳，分解后的氨由稀釋空氣稀釋到低于5% 氨濃度的混合氣體送到氨噴射系統(tǒng)（AIG），再進(jìn)入脫硝系統(tǒng)。

催化劑的運(yùn)行溫度范圍為320～420℃。當(dāng)運(yùn)行溫度高于催化劑的最高溫度限值時(shí)，催化劑將發(fā)生燒結(jié)和脆裂；當(dāng)運(yùn)行溫度低于催化劑的最低溫度限值時(shí)，容易生成銨鹽（主要是硫酸銨或硫酸氫銨）并附著在催化劑表面而堵塞催化劑。催化劑的最低運(yùn)行溫度與煙氣中的NH3和SO3的濃度有關(guān)，兩者濃度越高，催化劑的最低溫度限值越高。

2.1熱解爐管壁尿素易結(jié)晶

熱解爐運(yùn)行溫度470℃，尿素溶液通過霧化噴槍進(jìn)行霧化后進(jìn)入熱解爐內(nèi)，與被加熱后的稀釋風(fēng)混合，完成尿素的熱解反應(yīng)過程，由于未達(dá)到尿素?zé)峤夥磻?yīng)溫度，霧化尿素不能充分分解，未分解的尿素在熱解爐管壁上大量結(jié)晶、堵塞出口，影響脫硝系統(tǒng)安全運(yùn)行及脫硝效率降低。

2.2噴氨格柵管內(nèi)壁積灰堵管

（1）由于稀釋風(fēng)機(jī)取風(fēng)口距離回轉(zhuǎn)式預(yù)熱器出口較近，預(yù)熱器煙氣側(cè)附著的積灰在空氣側(cè)被吹起，隨著熱風(fēng)抽取進(jìn)入稀釋風(fēng)管路，經(jīng)稀釋風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入熱解爐，流經(jīng)噴氨格柵時(shí)，會吸附在管壁上，日積月累灰塵堵塞噴氨格柵。

（2）聯(lián)箱管道過長，1號爐聯(lián)箱布置在反應(yīng)器頂部，距AIG手動門有12 3.壓縮空氣品質(zhì)差、壓力低，含水、含油較多。

2.3壓縮空氣品質(zhì)差

由于空壓機(jī)維護(hù)不到位，縮空氣品質(zhì)較差，壓縮空氣只能維持在0.45MPa（設(shè)計(jì)為0.55-0.6MPa），造成熱解爐噴槍霧化無法達(dá)到最佳效果。由于壓縮空氣含水、含油，尿素溶液有微粒，噴槍霧化不好，甚至噴嘴磨損，多投入的尿素溶液在熱解爐內(nèi)無法完全分解，流經(jīng)AIG管道、閥門后，形成結(jié)晶堵塞管路。

2.4保溫效果差，熱損失大

AIG管道頂部保溫有脫落，在環(huán)境溫度20℃時(shí)，對熱解爐出口至氨空混合聯(lián)箱間管路測溫，彎頭管路上端平臺、支架等部位保溫外表面溫度在60-110℃之間，超過了環(huán)境溫度25℃保溫外表面不高于50℃的保溫標(biāo)準(zhǔn)，熱損失大。

3 脫硝系統(tǒng)改造及優(yōu)化運(yùn)行策略

3.1提高熱解爐運(yùn)行溫度

經(jīng)過與脫硝系統(tǒng)生產(chǎn)廠家溝通，運(yùn)行中熱解爐溫度由470℃提高500℃以上，維持熱解爐出口溫度在370℃，使霧化尿素能夠受熱充分分解。

3.2針對噴氨格柵管內(nèi)壁積灰堵管問題

（1）將現(xiàn)有的稀釋風(fēng)機(jī)取風(fēng)口位置從預(yù)熱器出口標(biāo)高18米處改至標(biāo)高27米靠近省煤器熱風(fēng)道垂直面處，遠(yuǎn)離預(yù)熱器出口，減少熱風(fēng)帶灰。

（2）在稀釋風(fēng)機(jī)前安裝旋風(fēng)分離除塵器，最大限度除凈稀釋風(fēng)攜帶的灰塵。

（3）將1號爐現(xiàn)有聯(lián)箱降低標(biāo)高至AIG手動門上方1-1.5米高度，縮短管路長度約10米，同時(shí)減少分支管路的彎頭數(shù)量至1個(gè)，減少沿程阻力，最大限度保障流通。

3.3處理壓縮空氣

（1）在壓縮空氣罐出口安裝加裝高效油水分離器及凝結(jié)式過濾器，提升壓縮空氣品質(zhì)，提高霧化效果。

（2）提請公司對空壓機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行專項(xiàng)治理，提升壓縮空氣壓力至0.55MPa以上，從根本上解決壓縮空氣壓力低的問題。

（3）及時(shí)跟蹤噴槍壓力，當(dāng)噴槍尿素壓力低于0.4MPa時(shí)，霧化空氣流量低于16Nm？/h，及時(shí)聯(lián)系檢修進(jìn)行退槍檢查或更換噴嘴。

3.4治理預(yù)熱器出口至反應(yīng)器前管路、彎頭、聯(lián)箱、閥門處保溫，確保反應(yīng)器前熱風(fēng)管道保溫合格，減少散熱。

4 結(jié)論

經(jīng)過一個(gè)檢修期觀察，效果明顯，熱解爐未出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。噴氨格柵改造后，管道未出現(xiàn)積灰堵塞現(xiàn)象。改造后壓縮空氣質(zhì)量較好，油、水徹底清除。保溫改造前后噴氨格柵溫度對比，脫硝系統(tǒng)設(shè)備改造提高脫硝系統(tǒng)安全性，優(yōu)化運(yùn)行提高經(jīng)濟(jì)性，確保環(huán)保達(dá)標(biāo)排放；脫硝系統(tǒng)改造后運(yùn)行時(shí)間短，需要進(jìn)一步探討優(yōu)化運(yùn)行潛能。通過提高脫硝系統(tǒng)可靠性，保證鍋爐啟動初期和停爐末期脫硝系統(tǒng)能夠正常投入，減少了氮氧化物超標(biāo)排放的時(shí)間，在一定程度上降低了公司的環(huán)保繳費(fèi)，同時(shí)也有效降低了機(jī)組啟停過程中污染物排放。公司承擔(dān)起了節(jié)能減排責(zé)任，展現(xiàn)了大唐企業(yè)負(fù)責(zé)任、有實(shí)力、可信賴的良好企業(yè)形象。

作者簡介：高興慧，（1968- ），男，助理工程師，從事發(fā)電廠運(yùn)行管理工作。